CN111099831A - 一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，所述装置包括预定位单元、机械手单元和复合腐蚀保护层制作单元；所述预定位单元包括玻璃预定位台(1)、橡胶保护层预定位台(2)、金属保护层预定位台(3)；所述机械手单元包括机械手控制台(13)、真空吸盘(10)，所述机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)在X\Y\θ方向上的移动；所述复合腐蚀保护层制作单元包括真空承片台(5)、控制台(7)，真空承片台(5)上有真空吸附孔(6)。此外，本发明还提供了一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的方法。本发明可自动化制作腐蚀保护层，结构简单，方便操作，定位准确。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工技术领域，尤其涉及一种玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置和方法。
背景技术
化学腐蚀加工时利用物质间的化学反应来实现结构加工的作用，通过对二氧化硅材料进行局部定向化学腐蚀，可在玻璃表面加工装饰图案或盲槽等各类图形，应用于精密光学器件、IC芯片制造，仪器仪表等。
在现有技术中，为了通过化学腐蚀的方法得到具有特定结构的玻璃，需要人工预先在待腐蚀的玻璃表面制作腐蚀保护层，然后将制作有保护层的玻璃装入工装夹具中放在腐蚀液内进行腐蚀。伴随着半导体技术的快速发展，对玻璃上腐蚀加工图形深度的要求越来越多，而能够耐玻璃腐蚀液腐蚀的保护层种类较少，通常采用复合保护层的方式，如橡胶层和金属层相结合的方式，另外，目前对玻璃双面图形的加工精度及对称性要求越来越高，对玻璃的加工质量及产量也大幅提高，而人工制作复合腐蚀保护层，存在费时、费力、定位精度低等问题，在很大程度上限制了玻璃的批量化腐蚀加工。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种玻璃上自动化制作复合腐蚀保护层的装置，所述装置结构简单，方便操作，定位准确，能实现在玻璃上自动化制作复合腐蚀保护层，可有效解决现有人工操作效率低，定位精确度低等问题。此外，本发明还提供了一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，采取技术方案如下：
所述装置包括预定位单元、机械手单元和复合腐蚀保护层制作单元；
所述预定位单元包括玻璃预定位台、橡胶保护层预定位台、金属保护层预定位台；
所述机械手单元包括真空吸盘、水平方向伸缩杆、圆周方向旋转轴、机械手竖直方向伸缩杆及机械手控制台，上述部件依次固定连接；所述机械手控制台可通过控制竖直方向伸缩杆、圆周方向旋转轴、水平方向伸缩杆来控制真空吸盘在X\Y\θ方向上的移动；机械手控制台控制真空吸盘上的真空开启和关闭；所述复合腐蚀保护层制作单元包括真空承片台、控制台，真空承片台上有真空吸附孔，真空承片台通过竖直方向伸缩杆固定在控制台上，控制台用于控制竖直方向伸缩杆伸缩以及真空承片台的真空开启和关闭。
进一步，所述玻璃预定位台、橡胶保护层预定位台、金属保护层预定位台均包含预定位槽，预定位槽形状根据玻璃形状、橡胶保护层及金属保护层形状定制设计。
进一步，所述真空吸盘上有氮气吹气孔，机械手控制台控制氮气开启和关闭。
进一步，所述复合腐蚀保护层制作单元还包括夹持夹，夹持夹为两个，分别通过固定支架固定在控制台上，位于真空承片台两侧，夹持夹可水平方向伸缩运动和作圆周方向上旋转，控制台用于控制夹持夹水平方向伸缩运动和进行夹持操作。
一种基于上述在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，在玻璃上制作复合腐蚀保护层的方法，包括：
步骤1.将待加工玻璃放置在玻璃预定位台上，将橡胶保护层预定位台上，将金属保护层放置在金属保护层预定位台上，橡胶保护层与金属保护层的放置位置及方向保持一致，保护层上镂空图形根据玻璃待加工图形设计；
步骤2.机械手控制台控制真空吸盘将玻璃吸附在真空吸盘上；
步骤3.机械手控制台控制真空吸盘移动到真空承片台上方，机械手控制台控制真空吸盘上真空关闭，同时控制台控制真空承片台上的真空打开，吸附上玻璃；
步骤4.机械手控制台控制真空吸盘将橡胶保护层吸附在真空吸盘上；
步骤5.机械手控制台控制真空吸盘移动到真空承片台上方，机械手控制台控制真空吸盘上真空关闭，或打开氮气，使橡胶保护层脱离真空吸盘；
步骤6.机械手控制台控制真空吸盘将金属保护层吸附在真空吸盘上；
步骤7.机械手控制台控制真空吸盘移动到真空承片台上方，机械手控制台控制真空吸盘上真空关闭，或打开氮气，使金属保护层脱离真空吸盘；
步骤8.机械手控制台控制真空吸盘从真空承片台上方移开。
进一步，若需要制作双面复合腐蚀保护层时，还包括：
步骤1.控制台控制两个夹持夹夹持住玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构的边界；
步骤2.控制台控制真空承片台上真空关闭，并下移真空承片台；
步骤3.控制台控制夹持夹将玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构整体翻转180°后，控制真空承片台上移，打开真空，将三层结构吸附在真空承片台上；
步骤4.机械手控制台控制真空吸盘将橡胶保护层吸附在真空吸盘上；
步骤5.机械手控制台控制真空吸盘移动到真空承片台上方，机械手控制台控制真空吸盘上真空关闭，或打开氮气，使橡胶保护层脱离真空吸盘；
步骤6.机械手控制台控制真空吸盘将金属保护层吸附在真空吸盘上；
步骤7.机械手控制台控制真空吸盘移动到真空承片台上方，机械手控制台控制真空吸盘上真空关闭，或打开氮气，使金属保护层脱离真空吸盘；
步骤8.机械手控制台控制真空吸盘从真空承片台上方移开。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
1、本发明制作的腐蚀保护层耐玻璃腐蚀液能力强，可在玻璃上加工深度大的图形结构；
2、本发明玻璃及保护层预定位台上均设置预定位槽，便于玻璃与保护层的高精度对准；
3、本发明可制作双面腐蚀保护层，便于玻璃双面图形加工；
4、本发明可自动化制作腐蚀保护层，结构简单，方便操作，定位准确；
5、本发明可制作腐蚀保护层种类及数目不受限制，根据要求添加。
附图说明
图1为玻璃上自动化制作复合腐蚀保护层的装置示意图。
图2为本发明复合腐蚀保护层制作单元示意图。
图3为本发明机械手单元示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、玻璃预定位台；2、橡胶保护层预定位台；3、金属保护层预定位台；4、预定位槽；5、真空承片台；6、真空吸附孔；7、控制台；8、夹持夹；9、固定支架；10、真空吸盘；11、机械手水平方向伸缩杆；12、机械手圆周方向旋转轴；13、机械手控制台；14、机械手竖直方向伸缩杆；15、真空承片台竖直方向伸缩杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步阐述。
如图1所示，为本发明在玻璃上自动化制作复合腐蚀保护层的装置示意图。
所述装置包括预定位单元、机械手单元和复合腐蚀保护层制作单元。
所述预定位单元包括玻璃预定位台1，橡胶保护层预定位台2，金属保护层预定位台3，所述三个预定位台均包含预定位槽4，预定位槽4形状可根据玻璃形状、橡胶保护层及金属保护层形状定制设计。
所述机械手单元包括真空吸盘10、水平方向伸缩杆11、圆周方向旋转轴12、机械手竖直方向伸缩杆14及机械手控制台13，上述部件依次固定连接，其结构示意图如图3所示。所述机械手控制台13可通过控制竖直方向伸缩杆14、圆周方向旋转轴12、水平方向伸缩杆11来控制真空吸盘10在X\Y\θ方向上的移动。
进一步，所述真空吸盘10上有氮气吹气孔，用于辅助分离吸附在真空吸盘上的工件。
机械手控制台13可控制真空吸盘10上的真空、氮气开启和关闭。
如图2所示，所述复合腐蚀保护层制作单元包括真空承片台5、控制台7，真空承片台5上有真空吸附孔6，真空承片台5通过竖直方向伸缩杆15固定在控制台7上，控制台7用于控制竖直方向伸缩杆15伸缩以及真空承片台5的真空开启和关闭。
进一步，所述复合腐蚀保护层制作单元还包括夹持夹8，夹持夹8为两个，分别通过固定支架9固定在控制台7上，位于真空承片台5两侧，夹持夹8可水平方向伸缩运动和作圆周方向上旋转，控制台7用于控制夹持夹8水平方向伸缩运动和进行夹持操作。
基于上述在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，在玻璃上制作复合腐蚀保护层的方法，包括如下步骤：
(1)将待加工玻璃放置在玻璃预定位台上1，将具有一定镂空图形的橡胶保护层放置在橡胶保护层预定位台2上，将具有与橡胶保护层相同镂空图形的金属保护层放置在金属保护层预定位台3上，橡胶保护层与金属保护层的放置位置及方向保持一致，保护层上镂空图形根据玻璃待加工图形设计。
(2)机械手控制台13通过控制竖直方向伸缩杆14、圆周方向旋转轴12和水平方向伸缩杆11，控制真空吸盘10移动到玻璃预定位台1上方，真空吸盘10接触到放置在玻璃预定位台1上的玻璃后，打开真空吸附，将玻璃吸附在真空吸盘10上；
(3)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到真空承片台5上方，玻璃接触到真空承片台5后，控制台7控制真空承片台5上的真空打开，吸附上玻璃，机械手控制台13控制真空吸盘10上真空关闭，氮气打开，氮气吹气孔喷出的氮气辅助玻璃脱离真空吸盘10；
(4)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到橡胶保护层预定位台2上方，真空吸盘10接触到放置在橡胶保护层预定位台2上的橡胶保护层后，打开真空吸附，将橡胶保护层吸附在真空吸盘10上；
(5)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到真空承片台5上方，橡胶保护层接触到真空承片台5上的玻璃后，施加一定的压力，使橡胶保护层与玻璃完全接触，机械手控制台13控制真空吸盘10上真空关闭，氮气打开，氮气吹气孔喷出的氮气辅助橡胶保护层脱离真空吸盘10；
(6)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到金属保护层预定位台3上方，真空吸盘10接触到放置在金属保护层预定位台3上的金属保护层后，打开真空吸附，将金属保护层吸附在真空吸盘10上；
(7)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到真空承片台5上方，金属保护层接触到真空承片台5上的橡胶保护层后，施加一定的压力，使金属保护层与橡胶保护层完全接触，机械手控制台13控制真空吸盘10上真空关闭，氮气打开，氮气吹气孔喷出的氮气辅助金属保护层脱离真空吸盘10；
(8)机械手控制台13控制真空吸盘10从真空承片台5上方移开。
进一步，若需要制作双面复合腐蚀保护层时，还包括：
(9)控制台7控制两个夹持夹8向玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构的边界靠近移动，并夹持住所述三层结构的边界；
(10)控制台7控制真空承片台5上真空关闭，竖直方向伸缩杆15收缩，真空承片台5下移，下移距离大于玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构的最大尺寸；
(11)两个夹持夹8将玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构整体翻转180°后，控制台7控制真空承片台5上移，接触到玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构后，打开真空，将三层结构吸附在真空承片台5上；
(12)控制台7控制两个夹持夹8松开玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构，并远离所述三层结构。
(13)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到橡胶保护层预定位台2上方，真空吸盘10接触到放置在橡胶保护层预定位台2上的橡胶保护层后，打开真空吸附，将橡胶保护层吸附在真空吸盘10上；
(14)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到真空承片台5上方，橡胶保护层接触到真空承片台5上的玻璃后，施加一定的压力，使橡胶保护层与玻璃完全接触，机械手控制台13控制真空吸盘10上真空关闭，氮气打开，氮气吹气孔喷出的氮气辅助橡胶保护层脱离真空吸盘10；
(15)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到金属保护层预定位台3上方，真空吸盘10接触到放置在金属保护层预定位台3上的金属保护层后，打开真空吸附，将金属保护层吸附在真空吸盘10上；
(16)机械手控制台13控制真空吸盘10移动到真空承片台5上方，金属保护层接触到真空承片台5上的橡胶保护层后，施加一定的压力，使金属保护层与橡胶保护层完全接触，机械手控制台13控制真空吸盘10上真空关闭，氮气打开，氮气吹气孔喷出的氮气辅助金属保护层脱离真空吸盘10；
(17)机械手控制台13控制真空吸盘10从真空承片台5上方移开；
(18)控制台7控制真空承片台5上真空关闭，将真空承片台5上已经制作复合腐蚀保护层的玻璃取下，放入腐蚀工装中进行后续化学腐蚀操作。
当玻璃只需要腐蚀单面时，不需进行步骤(9)～(17)步操作。
Claims (6)
1.一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，其特征在于：所述装置包括预定位单元、机械手单元和复合腐蚀保护层制作单元；
所述预定位单元包括玻璃预定位台(1)、橡胶保护层预定位台(2)、金属保护层预定位台(3)；
所述机械手单元包括真空吸盘(10)、水平方向伸缩杆(11)、圆周方向旋转轴(12)、机械手竖直方向伸缩杆(14)及机械手控制台(13)，上述部件依次固定连接；所述机械手控制台(13)可通过控制竖直方向伸缩杆(14)、圆周方向旋转轴(12)、水平方向伸缩杆(11)来控制真空吸盘(10)在X\Y\θ方向上的移动；机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)上的真空开启和关闭；所述复合腐蚀保护层制作单元包括真空承片台(5)、控制台(7)，真空承片台(5)上有真空吸附孔(6)，真空承片台(5)通过竖直方向伸缩杆(15)固定在控制台(7)上，控制台(7)用于控制竖直方向伸缩杆(15)伸缩以及真空承片台(5)的真空开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，其特征在于：所述玻璃预定位台(1)、橡胶保护层预定位台(2)、金属保护层预定位台(3)均包含预定位槽(4)，预定位槽(4)形状根据玻璃形状、橡胶保护层及金属保护层形状定制设计。
3.根据权利要求1所述的一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，其特征在于：所述真空吸盘(10)上有氮气吹气孔，机械手控制台(13)控制氮气开启和关闭。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，其特征在于：所述复合腐蚀保护层制作单元还包括夹持夹(8)，夹持夹(8)为两个，分别通过固定支架(9)固定在控制台(7)上，位于真空承片台(5)两侧，夹持夹(8)可水平方向伸缩运动和作圆周方向上旋转，控制台(7)用于控制夹持夹(8)水平方向伸缩运动和进行夹持操作。
5.一种基于权利要求1至4任一所述的在玻璃上制作复合腐蚀保护层的装置，在玻璃上制作复合腐蚀保护层的方法，包括：
步骤1.将待加工玻璃放置在玻璃预定位台上(1)，将橡胶保护层预定位台(2)上，将金属保护层放置在金属保护层预定位台(3)上，橡胶保护层与金属保护层的放置位置及方向保持一致，保护层上镂空图形根据玻璃待加工图形设计；
步骤2.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)将玻璃吸附在真空吸盘(10)上；
步骤3.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)移动到真空承片台(5)上方，机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)上真空关闭，同时控制台(7)控制真空承片台(5)上的真空打开，吸附上玻璃；
步骤4.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)将橡胶保护层吸附在真空吸盘(10)上；
步骤5.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)移动到真空承片台(5)上方，机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)上真空关闭，或打开氮气，使橡胶保护层脱离真空吸盘(10)；
步骤6.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)将金属保护层吸附在真空吸盘(10)上；
步骤7.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)移动到真空承片台(5)上方，机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)上真空关闭，或打开氮气，使金属保护层脱离真空吸盘(10)；
步骤8.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)从真空承片台(5)上方移开。
6.根据权利要求5所述的一种在玻璃上制作复合腐蚀保护层的方法，其特征在于：若需要制作双面复合腐蚀保护层时，还包括：
步骤1.控制台(7)控制两个夹持夹(8)夹持住玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构的边界；
步骤2.控制台(7)控制真空承片台(5)上真空关闭，并下移真空承片台(5)；
步骤3.控制台(7)控制夹持夹将玻璃、橡胶保护层和金属保护层三层结构整体翻转180°后，控制真空承片台(5)上移，打开真空，将三层结构吸附在真空承片台(5)上；
步骤4.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)将橡胶保护层吸附在真空吸盘(10)上；
步骤5.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)移动到真空承片台(5)上方，机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)上真空关闭，或打开氮气，使橡胶保护层脱离真空吸盘(10)；
步骤6.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)将金属保护层吸附在真空吸盘(10)上；
步骤7.机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)移动到真空承片台(5)上方，机械手控制台(13)控制真空吸盘(10)上真空关闭，或打开氮气，使金属保护层脱离真空吸盘(10)；
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